孫慧男 王 蓉 秦 鋒 孫奇輝 玄惠民 胡 俊

(1 國家糧食局鄭州糧倉機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心 450053) (2 中央儲備糧新港直屬庫有限公司 451100)

目前我國糧食儲藏倉型主要為平房倉，國內(nèi)約80%的糧庫倉型是平房倉和高大平房倉。但是平房倉的機(jī)械化程度低，需要人工輔助進(jìn)行出入倉作業(yè)。出倉作業(yè)一般通過擋糧門的出糧口進(jìn)行卸料。卸糧口由操作工人手動開啟。整個倉房擋糧門與土建結(jié)構(gòu)相比，受力比較薄弱，實際出糧作業(yè)過程中擋糧門不斷被流動的糧食施加動態(tài)載荷。此時操作工人在擋糧門附近進(jìn)行出糧流量的控制，存在極大的安全隱患[1]。近年來，由于擋糧門結(jié)構(gòu)、安裝質(zhì)量、操作等因素影響，安全事故頻發(fā)。因此迫切需要對擋糧門的結(jié)構(gòu)安全、擋糧門的維護(hù)檢測、使用操作等進(jìn)行規(guī)范，提高擋糧門安全性。本文對現(xiàn)有擋糧門進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，研發(fā)了一種出糧口自動控制裝置。使操作工人遠(yuǎn)離危險點，消除安全隱患，最大程度降低不安全風(fēng)險，促進(jìn)安全生產(chǎn)。

1 擋糧門安全隱患存在的因素

由于實際使用過程中，存在以下幾點原因，致使擋糧門造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞和變形，極大地增加了擋糧門坍塌事故的風(fēng)險。

1.1 安裝方式因素

1.1.1 新建擋糧門連接處的安裝質(zhì)量 新建擋糧門在實際安裝時，由于安裝工人人為原因?qū)е碌暮附淤|(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，見圖1。焊接后存在明顯焊溜、夾渣、未焊滿等現(xiàn)象，甚至有些出現(xiàn)翹起，見圖2。當(dāng)擋糧門閉合時連接處受到剪力作用，長期的閉合開啟的操作，致使連接處產(chǎn)生焊縫裂紋，從而導(dǎo)致原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被破壞，嚴(yán)重影響到擋糧門的整體安全性。加上后期的糧食出倉作業(yè)，擋糧門不斷受到糧食的沖擊，被破壞的擋糧門穩(wěn)定結(jié)構(gòu)隨時有崩塌的危險，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。因此，擋糧門連接處的安裝質(zhì)量和擋糧門的安全性密不可分。

圖1 焊縫質(zhì)量

圖2 合頁翹起

1.1.2 改造擋糧門連接處的處理方式 為了節(jié)省成本，糧食倉儲企業(yè)對一些倉房原有的擋糧門進(jìn)行改造作業(yè)，由于改造相比較新建而言，施工繁瑣，難度大，對施工要求更為嚴(yán)格。但是實際改造時，大部分施工企業(yè)沒有對焊縫長度、門軸尺寸、合頁尺寸進(jìn)行合理的理論計算，作業(yè)人員完全根據(jù)經(jīng)驗采取“打補丁”方式進(jìn)行簡單補焊，施工后實際連接處強(qiáng)度無法保證，安全風(fēng)險極大。

圖3 改造后的合頁

圖4 改造連接處的加固

1.2 設(shè)計制造因素

一些廠家在進(jìn)行擋糧門設(shè)計時，僅憑經(jīng)驗，缺乏理論依據(jù)作為支撐，無法進(jìn)行設(shè)計前期擋糧門的強(qiáng)度校核。且擋糧門在實際制造生產(chǎn)時用料不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，選材不嚴(yán)格，多數(shù)為了節(jié)省成本采用非標(biāo)材料。上述原因造成擋糧門成型后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足使用要求，長期裝糧、出倉等作業(yè)過程會造成擋糧門變形現(xiàn)象的發(fā)生，造成不可控的安全隱患。

1.3 實際出糧作業(yè)因素

糧庫實際出糧時，基本上都采用人工操作開啟出糧口，擋糧門出糧口一般為插板式，由于插板長時間受到糧食側(cè)壓力作用，開啟困難，操作極其不方便且安全性較低。糧食出倉過程中，操作人員長時間在出糧口附近，觀察出糧情況并手動控制出糧口的啟閉。擋糧門一旦發(fā)生崩塌，作業(yè)人員無法及時躲閃，造成安全事故。

2 擋糧門結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

不同廠家的擋糧門有其各自的結(jié)構(gòu)特點，但是其總體結(jié)構(gòu)型式大同小異。本文結(jié)合了不同廠家擋糧門的特點，對其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

現(xiàn)有擋糧門較為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有：底層外開[2,3]，手輪鎖緊[4]，對扇子母扣槽配合關(guān)閉，上下層關(guān)閉后采用方管扣合方式。

根據(jù)以上結(jié)構(gòu)特點對擋糧門設(shè)計制造進(jìn)行如下改進(jìn)：

2.1 設(shè)計前進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核

依據(jù)平房倉設(shè)計規(guī)范[5]，作用于擋糧門單位面積上的水平壓力Ph按下式計算：

Ph=Ckγs

式中：C——動態(tài)修正系數(shù)，取1.3，考慮動載荷因素；

k——側(cè)壓力系數(shù)；

γ——所裝糧食的重力密度；

s——儲料頂面至所計算截面的距離(m)。

擋糧門強(qiáng)度校核時，門洞口寬度對結(jié)構(gòu)設(shè)計影響較大，洞口高度決定了擋糧門的層數(shù)與層高。

2.2 優(yōu)化擋糧門閉合開啟方式

實際裝糧作業(yè)時，擋糧門需逐層自下而上進(jìn)行關(guān)閉。擋糧門關(guān)閉時，呈現(xiàn)三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，三個支點中兩扇門對接處為活動支點。若關(guān)閉時產(chǎn)生錯位現(xiàn)象，承受糧食側(cè)壓后，穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)被破壞，安全風(fēng)險很大。因此采用了子母扣槽方式來避免三角形擋糧門關(guān)閉后錯位現(xiàn)象發(fā)生。除此之外，在每層擋糧門上安裝兩個拉緊手輪，上下層擋糧門采用鍍鋅方管扣合方式，為防止擋糧門崩塌設(shè)置了三重保險。

圖5 擋糧門閉合左右扇子母扣槽

圖6 擋糧門閉合上下層方管扣合

實際出糧作業(yè)時，擋糧門可以逐層自上而下進(jìn)行開啟。當(dāng)糧食自流停止后擋糧門上部幾節(jié)門扇可以朝內(nèi)打開，為開啟方便設(shè)計了抓手結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅可以方便啟閉擋糧門，還可以暫時替代爬梯使用。尤其針對較高的門扇，可以方便空倉時擋糧門的啟閉。

2.3 優(yōu)化出料口開啟方式

現(xiàn)有擋糧門在糧食出倉時，出糧口均需人工手動操作打開。由于在出倉過程中擋糧門持續(xù)受到動態(tài)側(cè)壓力的作用，操作人員站在附近作業(yè)極其危險。為此對現(xiàn)有擋糧門出糧口進(jìn)行改進(jìn)，利用電動推桿自動控制代替人工手動操作控制出料口(如圖7所示)的開啟關(guān)閉。考慮到糧食輪換一般為2年～3年，電動推桿長期裝在擋糧門上，在熏蒸、潮濕等環(huán)境下會影響推桿的正常使用。且每套擋糧門均安裝推桿會增加采購成本，造成資源浪費。因此將該套裝置設(shè)計成可拆卸式、卡槽式安裝方式可以實現(xiàn)快裝快拆。出糧作業(yè)前將其安裝在擋糧門上，操作人員可站在安全距離外利用遙控裝置控制出糧口開啟關(guān)閉，待出糧作業(yè)完成后，將其拆下進(jìn)行下個倉的出糧作業(yè)。平底座電動推桿為鋁合金材質(zhì)，上下各有一個限位開關(guān)，保證伸縮桿達(dá)到頂部和底部會自動停止，確保電機(jī)不會因卡住不動造成毀壞，遙控操作可以實現(xiàn)任意位置停止和開啟，操作簡單。

圖7 加裝遙控式電動推桿

4 結(jié)論

隨著擋糧門安全事故的頻發(fā)，擋糧門的安全性逐漸受到重視，新建倉擋糧門的設(shè)計及強(qiáng)度核算逐漸增多，但絕大多數(shù)舊倉擋糧門的安全性還有待提高。擋糧門的安全性是否滿足要求需進(jìn)行以下幾點判斷：(1)校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否滿足要求；(2)合頁強(qiáng)度是否滿足要求；(3)安裝質(zhì)量是否滿足要求；(4)焊接質(zhì)量是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求；(5)出糧口的自動控制是否滿足安全要求；(6)擋糧門開啟是否方便靈活；(7)儲存糧食輪換周期后是否對擋糧門的安全性進(jìn)行整體檢查；(8)與擋糧門合頁連接處的墻體預(yù)埋是否滿足要求。